11月3日，2021集成電路制造年會(CICD)專題會議在廣州舉行。Tower Semiconductor Ltd.(下稱“Tower Semi”)全球副總裁秦磊受邀參加了其中的IC制造生態發展分論壇，發表了以《感知世界——先進的3D視覺CIS技術》為主題的精彩演講，從晶圓代工制造的角度，對3D感知技術目前存在的難點及未來發展趨勢進行了分享。
集微網了解到，Tower Semi針對3D傳感技術在消費電子、工業、車載等多個領域均有布局。3D傳感產品當前業界有三大主流方案，雙目視覺、結構光及ToF。其中，ToF還可根據測距方式不同分為dToF和iToF兩類。
秦磊認為：“以上幾種方案其實針對不同的應用場景是各有所長，也都存在短板，終端更多是針對產品需求來選擇更契合、更具性價比的方案，比如：手機上的face ID有采用結構光，也有iToF的方案、掃地機器人之前多以雙目視覺等方案為主流，近期dToF則更被廣泛使用、還有今年火爆的車載激光雷達多以dToF方案為主...”
值得關注的是，即便行業對于3D感知技術的應用場景愈發多元化，但卻始終沒有成為用戶剛需，亦沒有出現井噴式的需求。
對此，秦磊談到：“我們認為3D技術的推廣其實還面臨較多挑戰，除了能否產生剛需的應用場景外;從技術角度來看，由于3D技術運用到終端產品上做人臉識別會被屏幕阻隔，同時其他的一些如環境掃描建模或分區測距我們還需要思考，如何才能做到同時保障‘感測距離夠遠、分辨率夠高、感光夠靈敏且功耗夠低’幾個方面。”
隨后秦磊以車載激光雷達為案例進行解讀，分享了dToF方案應用在車載激光雷達中的優勢、必要性以及技術難點。
實際上雷達用于汽車產品并非新鮮事，能夠實現輔助測距的解決方案也頗為常見。不過秦磊認為：“隨著汽車智能化的程度加深，車企也將更加重視駕駛安全，由此產生了輔助駕駛系統，激光雷達能夠實現長距離監測的特性在輔助駕駛系統中就顯得尤為重要。另外與短距的超聲波方案或是傳統的2D圖像傳感器相比，激光雷達能夠感知到物體形態，有助于用戶的判斷，也更進一步提升了安全性。”
那么再從技術層面來看，dToF方案還有哪些可升級的空間?
原理上dToF是將激光發射到人或物體上再返回，通過光線往返的時間計算出發射器到物體距離。而在制造上，dToF最核心的單元是SPAD——單光子雪崩二極管。當一顆光子轉化為電子擊穿一直處于充電飽和狀態的二極管并產生強大電流，而二極管連接的電路結構會立即啟動工作重新設置二極管電壓降，使得二極管重新回到雪崩擊穿前的狀態。從二極管發生雪崩到重新恢復到雪崩前的狀態的過程被稱為Quenching;一個或一組的SPAD及相應的Quenching電路單元，再加上能夠將相應讀出的時間信號轉換為數字信號的TDC，才形成真正意義上的dToF接收傳感器。
秦磊也提到了SiPM的概念，即有多個SPAD的陣列組成。其可以讀出更為精準的光強度信號而非只進行簡單的光線有無判斷，類似于模擬電路的特性。但是其也有很多技術挑戰的地方。當其中一個SPAD處于雪崩狀態時，容易導致周圍的SPAD出現“誤觸發雪崩”的狀態，多個SPAD有可能會互相干擾，這是有待技術一步步解決的。
考量SPAD的性能指標，主要參數有Vbd, PDE, DCR, Crosstalk, After pulse, Dead time, Jitter等，SPAD技術提升，即工藝研發、芯片設計的進步都應該圍繞這些參數的提升而進行。
最后，秦磊對于備受業界關注的產能問題也表示，Tower Semi對所有工廠的產能都將會基于上述幾類產品布局進行合理安排;針對任何一個重要的工藝節點、工藝平臺，公司都會至少在2-3個廠區布局產能，希望盡可能緩解未來產能供不應求的問題。
據集微網了解，Tower Semi目前在全球多個國家和地區共有7座量產工廠，以及1座在建工廠;從產品和市場分布來看，其中36%是無線類、32%為能源類、18%是感知類;需要特別提出的是，Tower Semi 2020年在感知市場的產品份額與2019年相比，實現了7%的快速增長，而這一數據隨著市場規模的增長還將繼續提升。
